JP2691101B2 - 手書き入力方法及び入力装置 - Google Patents

手書き入力方法及び入力装置

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JP2691101B2
JP2691101B2 JP4048287A JP4828792A JP2691101B2 JP 2691101 B2 JP2691101 B2 JP 2691101B2 JP 4048287 A JP4048287 A JP 4048287A JP 4828792 A JP4828792 A JP 4828792A JP 2691101 B2 JP2691101 B2 JP 2691101B2
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    • G06F3/048Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI]
    • G06F3/0487Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser
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    • G06F3/04883Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser using a touch-screen or digitiser, e.g. input of commands through traced gestures for inputting data by handwriting, e.g. gesture or text

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、グラフィック図形を、
タブレットのような二次元入力装置を用いて手書きで入
力する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶ディスプレイの低価格化・高解像度
化に伴ってペン入力インタ−フェ−スによる手書き図形
入力システムの重要性が増しつつある。 従来の手書き
入力システムには、大きく分けてバッチ処理とインタ−
ラクティブ処理がある。 バッチ処理にはフロ−チャ−
トや配線図などがあるが、これらは紙面上に書かれたも
のに前処理を施し、線分のトポロジ−を認識するもので
ある。 また、インタ−ラクティブ処理では、図形の認識
を目的としたものがあるが、入力できる線画は、構造的に
切り出せる程度の大きさのセグメントに限られていた。
すなわち、入力はプリミティブ゛単位の一筆書きで、四角
形や円あるいは文字などの基本図形とマッチングをとっ
て認識させるものであった。一例として、児島他,"隣接
線分構造解析法によるオンライン手書き図形認識",情処
論文誌,Aug.,1987や、特開平2−226387号公報に
記載された方法が知られている。
【0003】ところで、自由曲線を入力する際、ユ−ザ
が希望する曲線の全体を一回で入力することは困難なこ
とである。 デザイナ−がスケッチをするときのよう
に、短線分をだぶつかせ試行錯誤を繰り返しながら描く
ことによって仕上げるのが自然である。 すなわち、自
由曲線を描くには、実際に紙面に書くように短い線分を
繋あわせていくような入力方法が望ましい。
【0004】今後、液晶付きダブレットの低価格化・高
解像度化が進めば、ペン入力によるインタ−ラクティブ
なスケッチ風の図形入力システムが新しいアプリケ−シ
ョンとして普及するであろう。 その中で、上記したス
ケッチ風に描くための短線分による入力手法は重要なも
のである。 短い線分から成る曲線の生成には、下記の
放物線混ぜ合わせ法がある。 A.W.Overhauser,"Analytic Definition of Curves and
Surfaces byParabolic Blending" Technical Report N
o.SL 68-40,Ford Motor CompanyScientific Laborator
y, May 8(1968) これは混ぜ合わせる放物線の次数に応じて対象とする点
の数が制限され、いわゆる短線分同士しか扱えない。
従って、実際に紙面に書く場合のように、長短、任意の
長さの複数の入力線分を、書き込みあるいは修正しなが
ら、一本の連続した線分に仕上げるような処理は困難で
ある。
【0005】このように、手書き入力システムは従来数
多く提案されているが、それらは図形や図面あるいは文
字の認識に重点がおかれており、実際にインタ−ラクテ
ィブなシステムに不可欠な、紙面に手で書くような感覚
で線分の入力を可能とするインタ−フェ−ス手法までは
言及されていなかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、長短
の線分をだぶつかせあるいは重ね書きしつつ試行を繰り
返しながら図形を仕上げる、スケッチ風の自由自在な図
形入力操作を可能にする、手書き入力装置を提供するこ
とにある。本発明の他の目的は、線分の長さや断続に関
係無く、ユーザの作画意図すなわちストロ−ク入力の状
況を反映して、重なりあったり短く途切れたりしている
線分の集合から適切な一本の線分を自動的に生成する手
書き入力装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ストロ
−クデ−タが、ペンの入力状態に基づいた複数の可変パ
ラメ−タにより融合処理され、一本の線分として出力さ
れる。すなわち、入力したストロ−クデ−タを重み付関
数を用いてパラメ−タ空間に投影し、それを空間微分す
ることによってエッジ(空間微分を行わない場合にはピ
ーク)を抽出し、このエッジをユ−ザが入力した線分と
する。何本かの短線分が混在した状態においては、新た
に入力したストロ−クとその近傍の既入力ストロ−クと
が統合され一つのストロ−クとして処理される。 これ
により、重なりあったり結合したりする線分間の操作が
自動的に処理され、ペ−パ−ライクインタ−フェ−スが
実現される。
【0008】
【実施例】図1は本発明の一実施例になる手書き入力装
置の入出力インタ−フェ−ス部分の構成を示す図であ
り、入出力一体型デバイス1と処理部2を備えている。
入出力一体型デバイス1は、入力部3と出力部4とを備
えた液晶ディスプレイ付タブレットからなっている。入
力されたストロ−クデ−タは、処理部2の重み付関数発
生部11において重み付け処理され、3次元パラメ−タ
としてビットマップデ−タに展開され、その結果はロ−
カルメモリ12に保持される。ビットマップ操作部13
はビットマップデ−タの演算処理を行い、結果を大域メ
モリ領域( global memory area)14のビットマップパ
ラメ−タ空間に収容する。大域メモリ領域14には、入
力画面全体のストロ−クデ−タが格納されている。
【0009】新規にストロ−クデータが入力される度
に、大域メモリ領域14の中から局所領域読込部15に
よってデ−タが読み出されロ−カルメモリ16に保持さ
れる。効率化のために、新規入力ストロ−クの近傍の局
所領域のストロ−クデ−タのみが読み出される。ビット
マップ操作部13では、両ロ−カルメモリ12,16に
保持されたビットマップデ−タ間の加算演算を行ない、
得られた結果を再び大域メモリ領域14に格納する。1
7はエッジ検出器で、3次元ビットマップデ−タのエッ
ジを抽出して2次元データ化し、ユ−ザが確認するため
の線画として出力部4の液晶ディスプレイに表示する。
上記2次元の線画データはメモリ18にも記録され、図
形処理に利用される。
【0010】図1の手書き入力装置の処理の流れを図2
に示す。最初に、ユーザがモードの設定や粗さの決定を
行う(ステップ20)。ペンにより手書入力されたスト
ロ−クデ−タが重み付関数発生部11において重み付け
処理され、3次元の重み付関数がビットマップデータと
して生成される(ステップ22)。次に、新規入力スト
ロ−ク近傍の重み付関数のビットマップデータが大域メ
モリ領域14から局所領域読込部15に読み出される
(ステップ23)。ビットマップ操作部13では両ビッ
トマップデータを用いてビットマップ空間演算を行なう
(ステップ24)。演算結果は、正規化(Normalize)さ
れ(ステップ25)、大域メモリ領域14に格納される
(ステップ26)。大域メモリ領域の3次元の重み付関
数はエッジ検出等の方法で2次元パラメータ化され(ス
テップ27)、線画として出力部4に表示される(ステ
ップ28)。以下、入力作業が終了するまで、同様の処
理が繰り返される(ステップ29)。
【0011】図3は、図1のストロ−ク入力部3の詳細
を示す図である。30は液晶ディスプレイ付タブレット
であり、ユーザがペン30Aをタブレットの液晶ディス
プレイ面30Bに接触させて手書きで線画を入力する。
31はモ−ド切換部で、線画の入力モ−ドをユーザが指
定するのに用いる。例えば、線分の書き込みのための
「ADD」モ−ド、書替えのための「REPLACE」
モ−ド、消去のための「ERASE」モ−ドなどがあ
る。32は粗さ決定部で、ユ−ザが線画を入力する際
に、対象とする図形の入力の粗さを指定する。33は圧
力・速度検出器であり、タブレット30の上でユーザが
線分(ストロ−クデータ)SLを描いて入力する際の筆
圧P(t)と、入力速度V(t)を検出する。 P(t): 時刻tのときの筆圧 V(t): 時刻tのときの筆速度 筆圧Pを検出する手段としては、例えば特開昭63−2
76117号公報に記載されたタブレットを用いること
が出来る。また、入力速度Vは線分の2点(SLn-1,SL
n)間の距離を所要時間で割って算出する。
【0012】線分の位置情報(x,y)と筆圧P(t)と
入力速度V(t)を入力として、確信度検出器34、結合
度検出器35、融合度検出器36において夫々確信度指
標Cf、結合度指標Jf及び融合度指標Mfを求める。さ
らに、線分SLが繰り返し入力された回数Nを検出す
る。すなわち、入力エリア検出器37及び反復度検出器
38によって、一定の局所領域内で繰り返しあるいは重
ね書きされた回数Nから、ある点ANの繰り返し回数RP
(N)を求め、重み付けテーブル39を参照して反復度係
数Rfに変換する。
【0013】このようにして、線分SLが入力される毎
に、この線分SLの位置情報(x,y座標値)に加え
て、確信度指標Cf、結合度指標Jf、融合度指標Mf及
び反復度係数Rfの4種類の情報が得られる。重み付関
数生成部11ではこれらの情報と、指定された図形の入
力の粗さ及び入力モ−ドとに基づいて重み付け処理(図
2のステップ22)を行い、重み付関数Vfを定義す
る。
【0014】次に、重み付け処理について説明する。重
み付関数Vfは、図4に示すように、確信度指標(Cf:Ce
rtainty factor)、融合度指標(Mf:Merge facto
r)、結合度指標(Jf:Joint factor)及び反復度指
標(Rf:Repetition factor)から生成される三次元のパ
ラメータである。 Vf∝(Cf,Mf,Jf,Rf) 従って、入力線分SLに対応する重み付関数Vfの集合
は、線分SLをいわば尾根として持つような山40とし
て表現される。
【0015】確信度指標Cfは、ユーザが確信して線分
を書いているかどうかを示すパラメ−タであり、これ
は、筆圧P(t)と筆速度V(t)に依存する。 Cf=kc×P(t)/V(t) (但しkcは定数) 筆圧に代えて、ペンの握力あるいは入力線分のストロー
クの揺らぎ等から確信度成分を検出してもよい。あるい
は入力に際してユ−ザが直接Cfの値を設定してもよ
い。
【0016】融合度指標Mfは、ユーザが線分SLを書く
力強さ、換言するとその線分を強調して描いているか否
かを示すパラメ−タであり、ペンの筆圧P(t))に依存す
る。 Mf=km×P(t) (但しkmは定数)
【0017】結合度指標Jfは、筆速度V(t)に依存する
パラメ−タである。 Jf=kj×V(t) (但しkjは定数) 通常、速く書いた線分は途中が途切れたり薄くなったり
することがあり、ある線分方向の延長線上にある他の線
分との接続関係を重視して一本の線分とすることが望ま
しい。逆に、細かい部分をていねいに仕上げる場合のよ
うにゆっくり書いた線分は修正しないほうがよい。この
ように、結合度指標Jfは、ユーザが線分を粗く書いて
いるのか密に書いているのか、すなわち入力の粗密度を
示すパラメ−タである。入力時にユ−ザが設定してもよ
い。
【0018】反復度指標Rfは、ユーザが重複して線分
を書く意志があるかどうかを示すパラメ−タである。局
所領域における入力の繰り返し数Nや、入力する線分の
近くに既に入力された線分があるか否かに依存する係数
である。なお、反復度指標Rfは、「ADD」モードに
おいてのみ出力されて重み付関数Vfに影響を及ぼし、
「REPLACE」モ−ドでは重み付関数Vfに影響を
及ぼさないものとする。 Rf=kr×R(N) (但しkrは定数) 局所領域内の繰り返し数をNとした場合、一例として、
重み付けテーブル39はNとRfとの間に次の表1のよ
うな関係を与えておくものとする。
【表1】
【0019】表1の例において、RfはN=1で最大と
なり、その後減少する。つまり、繰り返し数Nが増えて
くると、新規入力線分の影響が小さくなっている。この
ような、特性にすることにより、重ね書きによって入力
線分を徐々に修正することが可能になる。実際のRfの
代りに、表1のように整数値化したRP(N)を定義してお
くことによって簡単に記録、読み出しが可能になる。こ
の例では、RP(N)は繰り返し数Nに応じて0〜7の値を
とるので、 3ビットのプレーンに記録できる。ユーザ
ーが別の特性を望む場合、デーブルの値を適宜変更すれ
ばよい。
【0020】反復度指標Rfは、ストローク入力毎に
「局所領域」の全体に均一に影響を及ぼすものである。
なお、「局所領域」は、図4に示す山40の底面に対応
する。この領域は、入力線分SLの位置情報と結合度指
標Jf及び融合度指標Mfから計算によって求めることが
できる。あるいは、液晶ディスプレイ面30B(もしく
は、大域メモリ領域)を予め適当な大きさに細分割した
単位の領域の集合として、あるいは、入力ストロークの
各点から一定の距離内にある領域としてストローク入力
毎に計算によって求めてもよい。
【0021】次に、重み付関数Vfのデータを保持する
大域メモリ領域14のビットマップパラメ−タ空間につ
いて説明する。ビットマップパラメ−タ空間X,Yは、
入力画面30B上の二次元座標(x,y)と対応してお
り、入力画面上のある区間が点A(Xa,Ya)、点B(Xb,Yb)の
とき、近傍のパラメ−タ空間に投影される値は、 Vf(x,y)= K( Xa,Ya,Xb,Yb,Cf,Mf,Jf,Rf ) であらわされる関数値となる。図5に示すように、重み
付関数のデータVfは、VfA領域とVfB領域に分れてパ
ラメ−タ空間に記録される。 Vf=VfA×VfB すなわち、各点の確信度指標Cf、融合度指標Mf、結合
度指標Jfに対応する重み付関数VfAと、反復度指標Rf
に対応する重み付関数VfBとが、ビットマップパラメ−
タ空間の2つの領域に夫々保持される。
【0022】重み付関数のデータVfが、仮に1点につ
き8bitのパラメ−タプレーンを占めるとして、VfAに
5bit、VfBに3bitのプレーンを割り当てることが出来
る。従って反復度指標Rfとして前記表1の8階調の値
を記録することが可能である。例えばVGAの場合、640
x480で1点8bitにすれば、300KByteあまりのメモリで大
域メモリ領域14のパラメ−タ空間を実現可能である。
【0023】図6に重み付け処理のフローを示す。入力
モ−ドは線分の書き込みのための「ADD」モ−ドとす
る。最初に、入力線分SLが入力される(ステップ6
1)。入力線分SLすなわちストロークデ−タとして線
分の各入力点ANにおいて、位置情報(x,y 座標
値)に加えて、筆圧P(t)と筆速度V(t)が検出される
(ステップ62)。次に、入力点ANにおける確信度指
標Cfと融合度指標Mfが筆圧P(t)と筆速度V(t)の関数
として計算によって求められる(ステップ63)。以下
同様な処理が一つの線分SLの始点すなわち点Aから終
点すなわち点Bまでの各点について繰り返される。点A
から点Bまでのストロークデータ入力中に、各点におけ
る筆圧や筆速度が変化すれば当然確信度指標Cfや融合
度指標Mfも各入力点毎に変化する。
【0024】ストロークの入力が完了すると、次に、線
分の両端A、Bの前後における結合度指標Jfが筆速度
V(t)の関数として計算によって求められる(ステップ
65)。
【0025】さらに、入力エリア検出器37及び反復度
検出器38によって、ビットマップパラメ−タ空間に保
持されている同じ領域(局所領域)における前回入力時
の反復度指標Rfが読み出され。そして繰り返し回数N
を一つ増し、重み付けテーブル39から新しい反復度指
標Rf値が求められる(ステップ66)。
【0026】次に、重み付け関数Vfが、上記各ステッ
プで得られたCf,Mf,Jf,Rfの関数として計算によ
って求められ(ステップ67)、その結果はローカルメ
モリ12に記録される(ステップ68)。
【0027】図7は重み付け関数Vfの計算例を示す。
説明の便宜上、点AB間において確信度指標Cf及び反
復度指標Rfは一定であると仮定する。まず、点A、点
Bを両端とする入力線分SLに対して幅が2Mfの矩形領
域、つまり点ACDBFEで囲まれた領域内の各点につ
いて重み付け関数Vf値が以下のように確信度指標Cf、
融合度指標Mf、重複度指標Rf及び距離lの関数として
求められる。線分AB上では、Vf=Rf×Cfとなる。
また、この矩形領域内で線分ABからMf方向に距離l
の位置にある点ASについては、重み付け関数Vfが次式
のように計算によって求められられる。 Vf=Rf×(Mf−l)×Cf/Mf
【0028】さらに、点A、点Bの前後の、三角形AC
A^E及び三角形BDB^Fで囲まれた領域が重み付け処
理される。すなわち、点A、点Bの前後の三角形領域に
おける重み付け関数Vfが、次式のように確信度指標C
f、結合度指標Jf、融合度指標Mf及び反復度指標Rfの
関数として計算される。先ず、点Aの前側については、
点AからJf方向への距離をmとすると、AA^線上にお
ける確信度指標Cf^は、 Cf^=(Jf−m)×Cf/Jf となる。また、AA^線上における融合度指標Mf^は、 Mf^=(Jf−m)×Mf/Jf よって、三角形ACA^E内の各点の重み付け関数Vf
は、 Vf =Rf×(Mf^−l)×Cf^/Mf^ =Rf((Jf−m)×Mf/Jf)−l)×Cf/Mf となる。点Bの後側の三角形BDB^F内の各点の重み
付け関数Vfも同様にして求めることが出来る。
【0029】新たに描き加えた線分はその周辺のパラメ
−タ値に影響する。重み付け処理の後、ビットマップ操
作部13において新しいストロークデータと入力済みの
ストロークデータとの間でビットマップ空間演算が行な
われる(図2、ステップ24)。すなわち、新規に入力
された線分SLNの各点ANとその近傍の局所領域に関し
て、既に入力されている他の線分SLN-1についてビット
データVfn-1がある場合、局所領域読込部15により読
込まれ、ビットマップ操作部13Aで新規に入力された
線分SLNのビットデータVfnとの加算演算がおこなわれ
る。 加算されたビットデータは、正規化処理部13B
で正規化される。このようにして、ストロークデータの
入力毎に、関係する領域について各点のビットデータV
fnが求められ、記録される。(図2、ステップ26)つ
まり、新規に入力したストロ−クSLnと既存のストロ−
クSLn-1とのユ−クリッド距離の程度によって、距離が
大きければ既存のビットマップデ−タに影響がなく、小
さければ既存のビットマップデ−タが修正される。
【0030】次に、エッジ検出(図2のステップ27)
について説明する。エッジ検出器17では、3次元パラ
メ−タであるビットマップデ−タを2次元パラメ−タに
変換して、すなわちエッジを抽出し、線図形として出力
部4に出力表示する。図8にエッジ検出器17の一例を
示す。まず、3次元パラメ−タであるビットマップデ−
タを空間微分器17Aで空間微分し、その結果をゼロ交
差判定器17Bでゼロ交差判定し、ゼロ交差点をエッジ
追跡器17Cで追跡し、エッジを得る。得られたエッジ
から微小突起除去器17D等で微小突起や切断線分を除
去して目的の線図形を得ることができる。 このよう
に、3次元パラメ−タ値を空間微分してそのゼロクロッ
シングをエッジとして抽出し、それをユ−ザ−が描いた
線画の出力線とする。 これにより、線分が短く断続し
ていたりあるいは短線分を何回も重ねて書いた場合で
も、一本の滑らかな曲線が得られる。また、このような
出力結果だけではなく、デ−タに内包された不可視な部
分、すなわち、粗く入力した場合など、線分の影響の及
ぶ範囲等をも可視化するために、ビットマップデ−タを
閾値処理装置で処理し、閾値以上の領域を表示してもよ
い。
【0031】エッジ検出は、ビットマップのマスクオペ
レ−ションで実現できるので、専用ハ−ドウェアにより
高速処理が可能である。ビットマップ演算器は、例え
ば、nxm(簡単のためn=2, m=2でもよい)のマ
スクオペレ−ションで実現できる。なお、エッジ追跡ア
ルゴリズムとしては、画像処理で一般に用いられている
ものを用いることができる。例えば、画像処理で明るい
領域と暗い領域の境界を検出する手法として一次微分、
2次微分、ゼロ交差判定、エッジ追跡という慣用手段が
あるが、本発明では、そのうちの2次微分以降の処理を
施せば目的のエッジが得られる。(参考文献:コンピュ
−タビジョン、白井良明著、昭晃堂p.24)
【0032】既に述べたことから明らかなように、重み
付け関数Vfの特性を適切に選ぶことによって、ストロ
ークの入力状態を反映した3次元パラメ−タの山40が
生成される。例えば、筆圧Pが小さい場合は確信度指標
Cfや融合度指標Mfを小さくし、従って山の高さを低く
幅を狭くすることにより、他の線分への影響を少なくす
ることが出来る。また、筆の入力速度が大きい場合は結
合度指標Jfを大きくし、線分の延長方向における山の
裾野を広げることにより、他の線分への影響力を大きく
することができる。
【0033】このように、重み付け関数Vfについてユ
ーザが種々の特性を設定することが出来る。図9に重み
付け関数の特性を変更した例を示す。通常は、図の
(a)のような三角形状の山(図7において説明したも
のと同じ)であるが、既存の入力デ−タを重視する場合
は確信度指標Cfの影響が小さくなるように、すなわち
(b)のように山の頂上付近はよりなだらかに変化し入
力ストローク近傍の既存の山の頂上を削らないようにす
る。反対に、新しいデ−タを重視し既存の山のデ−タを
簡単に除去するような関数が望ましい場合には、確信度
指標Cfの影響を大きくするために、(c)や(d)の
ように山のピ−クが鋭利な特性とする。なお、図の
(d)の場合、 (l≦x2のとき) Vf=Rf×Cf(1−l/x1) (l>x2のとき) Vf=Rf×Cf(1−x2/x1)×(Mf−l)/(Mf−x2) となる。
【0034】このように重み付け関数の特性を変えるこ
とによって、ストロークの入力状態に対する3次元パラ
メ−タの山40の形状は自由に変えることが出来る。
【0035】図10に、スケッチ風の図形入力、つまり
短線分をだぶつかせながら描くことによって図形を仕上
げるような入力操作にもとづいて一本の曲線を自動的に
生成する例を示す。この場合、入力は「ADD」モード
で行われる。図の(a)に示すように、局所領域内20
0に線分SL1、SL2、SL3がこの順序で入力され、ま
た、反復回数に依存する各線分の反復度指標Rfは、前
記表1のように指定されているものとする。まず、線分
SL1、SL2の反復回数N=0,N=1に対応する反復度
指標Rfは、夫々1、3/2となる。従って例えば点AN
付近における線分SL1、SL2の重み付け関数Vf1,Vf2
は(他の条件を同じとして)図の(b)に示すようにな
る。これらを融合し、正規化した後の重み付け関数Vf1
2は(c)のようになる。次に線分SL3の反復回数Nは
2であり、対応する線分の反復度指標Rfは1となる。
従って線分SL1、SL2を融合したVf12と線分SL3に対
応するVf3との関係は(d)のようになる。これらを融
合し、エッジ検出を行うことによって新しい点が抽出さ
れる。このような処理を局所領域200内全域に施すこ
とにより、(e)のような一本の連続した線分Sが得ら
れる。
【0036】なお、入力の際の筆圧等の違いや、干渉の
少ない離れた場所に線分が位置する等の理由によって、
線分SL1、SL2を融合した結果、局所領域内に意図しな
い複数のピークや線分を生ずることもある。このような
ときは、「ERASE」モ−ドを選択して消去してもよ
いが、「ADD」モードの状態を変えずに、次の線分S
L3の入力方法を工夫して一本の連続した線分が得られる
ようにすることも出来る。例えば、大きな筆圧Pで、筆
速度Vを小さくしてゆっくりと線分SL3を描けば、確信
度指標Cfが大きくなり、線分SL1、SL2の不要なピー
クが打ち消され、所望の線分Sを得ることが出来る。
【0037】図11は、前に書いた線分SL1の一部に他
の線分SL2を重ね書きして修正する場合の処理を示すも
のである。まず、「ADD」モードで線分SL1を描いた
後に、編集モ−ド切換部32によって、「REPLAC
E」モードを指定する。この場合、強く重ね書きするこ
とによって線分SL2の確信度指標Cfが大きくなり、そ
の山40Bは図9の(c)あるいは(d)のような鋭利
なピ−ク部と低い裾部分を持つ形状となる。従って、ビ
ットマップ操作部において山40Aと山40Bを加算
し、正規化処理すると、線分SL1とSL2の交点の近くが
かなり低くなり、(場合によっては溝部分を持つよう
な)かなり低い裾部分と鋭利なピ−ク部とを持つ形状の
山が得られる。このような山についてエッジ検出を行う
ことによって、ピ−ク部が抽出され、 図の(d)のよ
うに、連続した線分SL1^+線分SL2^と、不連続な線分
SL1^^とが得られる。「REPLACE」モ−ドを指定
しているときは、切断され孤立した線分SL1^は自動的
に消去され、線分SL2^に置き換えられる。また、微小
突起ΔHも除去される。
【0038】その結果(e)に示すように、線分SL1の
一部が線分SL2に置き換えられた、連続する一本の線分
Sがストロ−クとして出力される。なお、確信度指標C
fや反復度指標Rfの特性を適宜設定することにより、
「REPLACE」モ−ドの指定を行わなず、「AD
D」モードのままで線分を書き換えるという意図を実現
し、周辺のデ−タを打ち消すこともできる。
【0039】次に、入力状態の検出によって線分のデー
タを自動修正する例を図12に示す。この例は、非常に
速く書いたために(a)のように途中で不連続となった
二本の線分SL1,SL2について修正処理するものある。
ペン速度が大きい場合には、結合度指標Jfが大きくな
るので、図の(b)のように、二本の線分SL1,SL2I
に対応する二つの重み付け関数の山40Cと40Dの間
の裾野部分が共に広がり、これらが重なる。従って、融
合された山40の尾根を(c)のようにエッジ検出によ
り辿って行くと、(d)のような一本の線分Sが出力さ
れる。なお上記例で、ユーザが二本の線分SL1,SL2を
不連続の2線分として描きたい意図を有するときは、ゆ
っくりした速度で入力すればよいことは言うまでもな
い。
【0040】このように、重み付け関数Vf の生成は、
ユーザの作画意図すなわちストロ−ク入力の状況を図形
に反映させるためのものである。入力状態の検出や重み
付け関数Vf を求める方法は、実施例に述べた方法に限
らず、作画意図を3次元パラメータ化出来るものであれ
ば、他の方法や組み合わせで行ってもよい。
【0041】本発明によれば、入力したストロ−クデ−
タをパラメ−タ空間上に重み付け関数により投影し、そ
れを空間微分することによってエッジを抽出し、このエ
ッジをユ−ザが入力した曲線とする。ストロ−クデ−タ
はベクタ−デ−タであるが、これに確信度等を与えるこ
とによりビットマップデ−タに展開して扱う。これによ
り、重なりあったり結合したりする入力線分間の操作が
簡単化できる。また、何本かの短線分が混在した状態に
おいても、新たに入力したストロ−クの近傍のストロ−
クは統合された一つのストロ−クとして処理される。さ
らに、本発明によれば、ストロ−ク入力ごとにパラメ−
タ空間を正規化手段、出力することにより、ユ−ザが対
話的に確認しながら線分を入力できるメリットがある。
短線分を繋ぎあわせた場合も、その結果を実時間でフィ
−ドバックできるので、ユ−ザは自分の作画意図と実際
の図形とを比較確認しながら入力できる。
【0042】
【発明の効果】本発明によれば、手書き入力において、
スケッチ風の自由自在な図形入力が可能になる。また、
ユーザの作画意図すなわちストロ−クの入力状態を反映
して、適切な線分を自動的に生成する手書き入力装置が
得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例になる手書き入力装置の全体
構成を示す図である。
【図2】図1の手書き入力装置の処理の流れを示す図で
ある。
【図3】図1の手書き入力装置の要部を示す図である。
【図4】重み付け関数Vfを説明する図である。
【図5】図3の大域メモリを説明する図である。
【図6】図2の重み付け処理のフローの詳細を示す図で
ある。
【図7】重み付け関数Vfの計算例を示す図である。
【図8】エッジ検出器の一例を示す図である。
【図9】重み付け関数の特性を変えた例を示す図であ
る。
【図10】スケッチ風の図形入力から一本の曲線を自動
的に生成する例を示す図である。
【図11】線分の一部に他の線分を重ね書きして修正す
る場合の処理の例を示す図である。
【図12】速く描いたため途切れてしまった線分の自動
修正の例を示す図である。
【符号の説明】
10A 入力部 10B 出力部 11 重み付関数生成部 13 ビットマップ操作部 14 大域メモリ領域 15 局所領域読込部 17 エッジ検出器 30 タブレット 30A ペン 30B ディスプレイ面 33 圧力・速度検出器 34 確信度検出器 35 結合度検出器 36 融合度検出器 38 反復度検出器
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−352080(JP,A) 特開 昭62−287387(JP,A) 特開 平2−91715(JP,A) 特開 昭63−254589(JP,A)

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ユーザが画面に描いた複数のストロークの
    データを検出し、当該ストローク・データに基づく、図
    形としての1の線を生成する手書き入力方法において、 第1のストロークの入力状態を複数の第1可変パラメー
    タとして抽出するステップと、 第2のストロークの入力状態を複数の第2可変パラメー
    タとして抽出するステップと、 前記第1可変パラメータに基づいて、前記画面上の各点
    に対し前記第1のストロークの入力状態に対応する重み
    値を出力する第1の重み付け関数を生成するステップ
    と、 前記第2可変パラメータに基づいて、前記画面上の各点
    に対し前記第2のストロークの入力状態に対応する重み
    値を出力する第2の重み付け関数を生成するステップ
    と、 前記第1及び第2の重み付け関数を前記画面上の各点で
    加算し、第3の重み付け関数を生成するステップと、 前記第3の重み付け関数から前記1の線を抽出するステ
    ップとを含む手書き入力方法。
  2. 【請求項2】入力部と処理部と出力部とを備えた手書き
    入力装置の入出力用画面に描かれた複数のストロークの
    データを検出し、処理部で当該ストローク・データに基
    づいた演算処理を行って図形としての1の線を生成し、
    当該1の線のデータをメモリに記録するとともに前記画
    面に表示する手書き入力方法において、 入力された第1のストロークの各点について、入力状態
    を複数の第1パラメータによって検出する検出ステップ
    と、 前記第1のパラメータに重み付け処理をして、前記入出
    力用画面上の各点に対し前記第1のストロークの入力状
    態に対応する重み値を出力する第1の重み付け関数を生
    成し、前記第1のストローク近傍の局所領域における、
    既に入力されている第2のストロークに対する第2の重
    み付け関数を前記メモリから読み出し、前記第1及び第
    2の重み付け関数を加算して、第3の重み付け関数を生
    成する生成ステップと、 生成された前記第3の重み付け関数を前記メモリに記憶
    するステップと、 前記第3の重み付け関数の値のピーク検出を行って前記
    1の線を抽出し、前記画面に出力するステップとを含む
    手書き入力方法。
  3. 【請求項3】前記検出ステップにおいて、 ストロークが描かれる際の筆圧Pと筆速度V及び前記局
    所領域内における繰り返し入力回数Nを検出し、これら
    P,V,Nを前記第1パラメータに変換する変換ステッ
    プ、 を含むことを特徴とする請求項2記載の手書き入力方
    法。
  4. 【請求項4】前記変換ステップにおいて、 ユーザが確信してストロークを書いているかどうかを示
    すパラメータとしての確信度指標Cfを、Cf=kc×P
    /Vの関係によって求め、(但しkcは定数) ユーザがストロークを書く力強さを示すパラメータとし
    ての融合度指標Mfを、Mf=km×Pの関係によって求
    め、(但しkmは定数) ユーザの入力の粗密度を示すパラメータとしての結合度
    指標Jfを、Jf=kj×Vの関係によって求め、(但し
    kjは定数) ユーザが重複してストロークを書く意志があるかどうか
    を示すパラメータとしての反復度指標Rfを、Rf=kr
    ×R(N)の関係によって求め、(但しkrは定数) 前記生成ステップにおいて、 前記確信度指標Cf、結合度指標Jf、融合度指標Mf及
    び反復度指標Rfから前記重み付け関数を生成する、 ことを特徴とする請求項3記載の手書き入力方法。
  5. 【請求項5】ユーザがペンで入出力用画面に描いた複数
    のストロークのデータを検出し、処理部で当該ストロー
    ク・データに基づく図形としての1の線を生成し、当該
    1の線のデータをメモリに記録すると共に前記画面に表
    示する手書き入力方法において、 第1のストロークの入力状態を前記ペンの筆圧と筆速度
    及び繰り返し回数に基づく複数の可変パラメータとして
    抽出するステップと、 前記複数の可変パラメータに基づいて、前記画面上の各
    点に対し前記第1のストロークの入力状態に対応する重
    み値を出力する第1の重み付け関数を生成するステップ
    と、 前記第1のストローク近傍の局所領域における、既に入
    力されている第2のストロークに対応する第2の重み付
    け関数を前記メモリの中から読み出し、前記第1及び第
    2の重み付け関数を加算して、第3の重み付け関数を生
    成するステップと、 前記第3の重み付け関数の値のピークを検出して前記1
    の線を抽出し、前記画面に表示するステップとを含む手
    書き入力方法。
  6. 【請求項6】入力部と処理部とメモリ及び出力部を備え
    た手書き入力装置の入出力用画面にペンで描かれた複数
    のストロークのデータを検出し、前記処理部で当該スト
    ローク・データに基づいた演算処理を行って図形として
    の1の線を生成し、当該1の線のデータをメモリに記録
    すると共に前記画面に表示する手書き入力方法におい
    て、 第1のストロークの各入力点ANにおいて、筆圧Pと筆
    速度Vを検出するステップと、 前記筆圧Pと筆速度Vの関数として前記各入力点ANに
    おける確信度指標Cfと融合度指標Mfを計算によって求
    めるステップと、 前記第1のストロークの入力が完了したとき、前記第1
    のストロークの両端の前後における結合度指標Jfを前
    記筆速度Vの関数として計算によって求めるステップ
    と、 前記メモリに保持されている、同じ領域において既に入
    力された第2のストロークに対応する第2の重み付け関
    数の中から反復度指標Rfに対応するデータを読み出す
    ステップと、 繰り返し回数Nを一つ増した反復度指標Rfの値を求め
    るステップと、 前記入出力用画面上の各点(x,y)に対し前記各ステ
    ップで得られた前記Cf,Mf,Jf,Rfに対応する重み
    値(w)を出力する第1の重み付け関数Vf(x,y,
    w=Vf(x,y)=K(Cf,Mf,Jf,Rf,Xa,Y
    a,Xb,Yb,x,y)。(Xa,Ya),(Xb,Yb)
    はそれぞれ前記ストロークの始点及び終点。)を計算に
    よって求めるステップと、 前記第1及び第2の重み付け関数を加算し、第3の重み
    付け関数を生成するステップと、 前記第3の重み付け関数を離散化したビットマップデー
    タを、正規化して前記メモリに格納するステップと、 前記ビットマップデータのピーク検出により2次元パラ
    メータ化することにより前記1の線を生成し前記画面に
    表示するステップとを含む手書き入力方法。
  7. 【請求項7】ユーザが画面に描いた複数のストロークの
    データを検出し、当該ストローク・データに基づく、図
    形としての1の線を生成する手書き入力装置において、 ストロークの入力状態を複数の可変パラメータとして抽
    出する抽出手段と、 前記抽出手段により抽出された第1のストロークの第1
    の可変パラメータに基づいて、前記画面上の各点に対し
    前記第1のストロークの入力状態に対応する重み値を出
    力する第1の重み付け関数を生成し、前記抽出手段によ
    り抽出された第2のストロークの第2の可変パラメータ
    に基づいて、前記画面上の各点に対し前記第2のストロ
    ークの入力状態に対応する重み値を出力する第2の重み
    付け関数を生成する生成手段と、 前記第1及び第2の重み付け関数を前記画面上の各点で
    加算し、第3の重み付け関数を生成する手段と、 前記第3の重み付け関数から前記1の線を抽出する手段
    とを有する手書き入力装置。
  8. 【請求項8】ユーザがペンで入出力部の画面に描いたス
    トロークのデータを検出し、処理部で当該ストローク・
    データに基づく図形としての1の線を生成し、メモリに
    記録する手書き入力装置において、 前記入力部は、第1のストロークの入力状態を前記ペン
    の筆圧と筆速度及び繰り返し回数に基づく複数の可変パ
    ラメータとして抽出する検出部を備え、 前記処理部は、前記複数の可変パラメータに基づいて前
    記画面上の各点に対し前記第1のストロークの入力状態
    に対応する重み値を出力する第1の重み付け関数を生成
    する重み付け関数生成部と、 前記第1のストローク近傍の局所領域における、既に入
    力された第2のストロークの第2の重み付け関数を前記
    メモリの中から読み出す局所領域読込部と、 前記第1及び第2の重み付け関数を加算して、第3の重
    み付け関数を生成し前記メモリに記録するビットマップ
    操作部と、 前記第3の重み付け関数のピークを検出して前記1の線
    を抽出し、前記画面に出力表示するピーク検出部とを備
    えてなる手書き入力装置。
  9. 【請求項9】ユーザがタブレットの入力部にペンで描い
    た複数のストロークのデータを検出し、処理部で当該ス
    トローク・データに基づく図形としての1の線を生成
    し、メモリに記録すると共に前記タブレットの出力部に
    表示する手書き入力装置において、 前記入力部は、入力された第1のストロークの各点につ
    いて、入力状態量を検出する検出手段を備え、 前記処理部は、 前記入力状態量に重み付け処理を加えて、前記入力部又
    は出力部の各点(x,y)に前記入力状態量に対応する
    重み値(w)を設定することにより3次元パラメータ化
    したストローク・データを重み付け関数(x,y,w=
    f(x,y))として生成する重み付け関数発生部と、 前記第1のストロークの近傍の局所領域における、既に
    入力された第2のストロークのデータを前記メモリの中
    から読み出す局所領域読込部と、 前記第1及び第2のストロークのデータを加算するビッ
    トマップ空間演算を行い、得られた3次元パラメータデ
    ータを前記メモリに記録するビットマップ操作部と、 前記3次元パラメータデータのピーク検出を行って2次
    元パラメータ化し、前記1の線として前記出力部に表示
    するピーク検出部とを備えた手書き入力装置。
  10. 【請求項10】前記検出手段は、前記ストロークの座標
    値に加えて、 ペンによりストロークが描かれる際の筆圧Pと入力速度
    V及び前記局所領域内における繰り返し入力回数Nを検
    出するものである、 ことを特徴とする請求項9記載の手書き入力装置。
  11. 【請求項11】前記検出手段は、前記入力状態量P,
    V,Nから前記3次元パラメータへの変換を行うため
    に、 ユーザが確信してストロークを書いているかどうかを示
    すパラメータとしての確信度指標Cfを、Cf=kc×P
    /Vの関係によって求める確信度検出器と(但しkcは
    定数)、 ユーザがストロークを書く力強さを示すパラメータとし
    ての融合度指標Mfを、Mf=km×Pの関係によって求
    める融合度検出器と(但しkmは定数)、 ユーザの入力の粗密度を示すパラメータとしての結合度
    指標Jfを、Jf=kj×Vの関係によって求める結合度
    検出器と(但しkjは定数)、 ユーザが重複してストロークを書く意志があるかどうか
    を示すパラメータとしての反復度指標Rfを、Rf=kr
    ×R(N)の関係によって求める入力エリア検出器及び
    反復度検出器(但しkrは定数)とを備え、 前記重み付け関数発生部において、前記確信度指標C
    f、結合度指標Jf、融合度指標Mf及び反復度指標Rfか
    ら前記重み付け関数Vfを生成する、 ことを特徴とする請求項10記載の手書き入力装置。
  12. 【請求項12】前記入力エリア検出器により前記ストロ
    ークが前記局所領域に繰り返し入力された回数Nを検出
    し、 前記反復度検出器によって、前記回数Nからある点AN
    の繰り返し回数RP(N)を求め、重み付けテーブルを参照
    して反復度係数Rfに変換する、 ことを特徴とする請求項11記載の手書き入力装置。
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